BÀI 2. KỸ THUẬT SỬ DỤNG CÁC DỤNG CỤ THỂ TÍCH
1.2. Các phương pháp đo khối lượng
Định luật III Newton: Lực tương tác giữa hai vật là hai lực trực đối, nghĩa là cùng độ lớn, cùng giá nhưng ngược chiều
Định luật III Newton cho ta một phương pháp đo khối lượng đó là: Đo khối lượng bằng tương tác. Muốn đo khối lượng của một vật, trước hết phải chọn một vật có khối lượng bằng đơn vị gọi là khối lượng chuẩn. Sau đó ta cho vật cần đo khối lượng m tương tác với khối lượng chuẩn mo. Khối lượng chuẩn thu được gia tốc ao, còn vật m thu được gia tốc a. Ta sẽ có:
0 0 0
0
a m m a
m m a
a
33
Phương pháp này được dùng để đo khối lượng của các hạt vi mô (electron, prôton, nơtron), cũng như của các vật siêu vĩ mô (mặt trăng, trái đất…)
1.2.2. Đo lường bằng phép cân
Trong thực tế đời sống hàng ngày người ta thường dùng phép cân để đo khối lượng.
Nguyên tắc của phép cân là so sánh khối lượng m của một vật với khối lượng chuẩn thông qua so sánh trọng lực tác dụng lên chúng.
1.2.2.1. Phân loại cân theo độ chính xác của cân - Cân thô (độ chính xác đến gam)
- Cân chính xác (độ chính xác từ 1 đến 10mg) - Cân phân tích:
Cân thường (độ chính xác từ 0,1 – 0,2mg)
Cân bán vi lượng (độ chính xác đến 0,01 – 0,02mg)
Cân vi lượng (độ chính xác đến 0,001mg)
Cân siêu vi lượng (độ chính xác đến 10-6 – 10-9)
Trong bài thí nghjiệm này chúng ta làm quen với hai loại cân: Cân kỹ thuật và cân phân tích điện tử 1.2.2.2. Lý thuyết về cân kỹ thuật
Là loại cân cho phép cân chính xác đến 0.01g, đôi khi đến 0.001g.
Có nhiều loại cân kỹ thuật: cân hai đòn, cân một đòn, cân kỹ thuật, cân kỹ thuật hóa học Cân kỹ thuật hóa học chính xác hơn và có độ trọng tải từ 200g đến vài kilogam.
Khác các loại cân thô, cân kỹ thuật có khóa hãm và ốc điều chỉnh. Nhờ khóa hãm, những bộ phận quan trọng nhất của như đòn cân và gối cân khi không làm việc thì tách khỏi nhau; không tỳ sát bề mặt. Điều này giữ cho cân không bị mất độ nhạy.
Khi bắt đầu cân, người ta xoay khóa hãm để đưa cân trở lại vị trí làm việc.
34
Khi làm việc, nếu mở khóa hãm mà cân chưa thăng bằng, thì chỉnh bằng ốc điều chỉnh để đạt được thăng bằng.
Đối với những cân kỹ thuật (trừ cân tay), người ta đặt cố định ở vị trí nhất định của phòng thí nghiệm.
Thường xuyên phải lau chùi cân kỹ thuật hóa học Phương pháp cân:
- Trước hết phải kiểm tra độ sạch sẽ của cân
- Xem xét xem cân có làm việc tốt không. Dùng núm hãm hạ đòn cân, Quan sát sự dao động của kim.
Nếu kim cân dao động lệch khỏi điểm không sang trái, sang phải cùng một giá trị độ chia, tức là có thể dùng cân được.
- Có hai cách khác nhau để cân một vật. Cách cân trực tiếp được thực hiện bằng cách đặt vật trực tiếp lên đĩa cân rồi đọc được khối lượng chỉ trên cân. Sai số do cân gây nên có thể loại trừ được bằng cách cân hai lần được gọi là cách cân lặp (weighting by difference). Khi muốn cân một vật bằng cách cân lặp đầu tiên ta cân vật chứa, sau đó đặt vật muốn cân vào vật chứa rồi cân cả vật chứa và vật muốn cân. Khối lượng của vật muốn cân là hiệu số giữa hai giá trị khối lượng đó.
- Sau khi cân bỏ vật cân ra khỏi cân. Đóng khóa hãm lại. Làm vệ sinh cân sạch sẽ.
Cách cân trên cân kỹ thuật điện tử:
- Cắm điện, khởi động cân (bấm nút on/off) trước 10 phút để cân có chế độ làm việc ổn định - Kiểm tra độ sạch của chén cân
- Đưa chén cân lên bàn cân
- Ghi khối lượng chén cân (có thể dùng nút TARR để trừ bì)
- Cân khối lượng mẫu cân thiết. Nhớ là khối lượng mẫu + chén nhỏ hơn khối lượng cân cho phép
35
- Đưa chén ra khỏi bàn cân và tắt cân bằng nút on/off không được rút trực tiếp từ ổ cắm 1.2.2.3. Cân phân tích
Cân dùng cho các thí nghiệm đòi hỏi độ chính xác cao thường là cân phân tích. Trước đây cân phân tích thường có hai loại: cân dao động tuần hoàn và cân dao động không tuần hoàn.
Cân phân tích dao động tuần hoàn: có nhược điểm là sự tắt dần dao động của đòn cân xẩy ra rất chậm. Vì vậy cân trên loại cân hay mất nhiều thời gian và rất mệt.
Cân phân tích dao động không tuần hoàn: hiện đại hơn, dao động không điều hòa, cân nhanh, bởi vì nó có bộ phận hãm đòn cân và kim cân bằng từ.
Sau này, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, loại cân phân tích dao động tuần hoàn bị loại bỏ, chỉ còn sử dụng cân dao động không tuần hoàn. Đồng thời có một loại cân mới xuất hiện đó là cân phân tích điện tử.
Với loại cân này có thể cân nhanh, chính xác, ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài hơn hai loại cân trên
Độ chính xác: Từ 10-4- 10-6 gam
Phạm vi ứng dụng: dùng để cân những chất gốc để pha những dung dịch tiêu chuẩn (từ lượng cân người tatính trực tiếp ra nồng độ)
Đặc điểm:
+ Dùng để cân khối lượng mẫu ban đầu để tiến hành quá trình kiểm nghiệm + Cân các chất gốc từ đo pha chế những dung dịch có nồng độ chính xác.
+ Khối lượng cân được trên cân phân tích sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tính toán kết quả Vị trí đặt cân phân tích:
Nếu có điều kiện người ta đặt cân phân tích vào phòng riêng gọi là phòng cân. Ngoài ra khi chọn chỗ đặt cân nên tuân theo những qui tắc sau:
Mỗi cân phân tích đặt trên giá đỡ, giá được đính chặt vào tường kiên cố Không đặt gần cân phân tích vật đun nóng ở nhiệt độ cao.
Không để ánh sáng mặt trời rọi vào cân hay để cân gần dụng cụ sấy nóng, bởi vì điều đó làm cho đòn cân nóng không đều, dẫn đến mất thăng bằng.
Không đặt cân gần tường ngoài nhà, nơi có khả năng bị sự thay đổi của nhiệt độ mùa hè mùa đông làm ảnh hưởng đến độ chính xác của cân phân tích.
Không được đặt cân ở chỗ mà nền hay tường nhà có thể bị rung động do đi lại...
Bao giờ người ta cũng đặt cân phân tích trong hòm kính có cửa trước kéo lên và hai cửa mở bên sườn.
Bên trái bàn cân phân tích (thấp hơn một chút) là chiếc bàn khác đặt bình hút ẩm chứa vật cân.
36
Để tránh ảnh hưởng rung động có hại khi làm việc trên cân phân tích, đặc biệt trên cân vi lượng, người ta thay miếng đệm dưới chân cân bằng đĩa polyetylen đường kính 40mm và dầy 6mm, ép giữa các đĩa bằng chì, polyetylen ưu việt hơn các vật liệu khác có tác dụng khử rung động (nút, dạ, cao su …)
Khi không dùng cân, phải đóng tất cả các cửa cân lại.
Không để cho hơi axít và các chất độc khác lọt vào phòng cân. Không khí phòng cân phải hoàn toàn trong sạch. Phải thường xuyên chỉnh cân phân tích, không di chuyển cân từ chỗ này đến chỗ khác. Để tránh cho cân khỏi bụi, đậy hòm cân bằng bao vải dày.
Cách cân trên cân phân tích điện tử:
Kỹ thuật cân trên cân phân tích gọi là kỹ thuật cân gián tiếp để tránh đưa mẫu trực tiếp lên bàn cân làm tăng tuổi thọ cho cân.
Cách cân:
- Cắm điện, khởi động cân (bấm nút on/off) trước 10 phút để cân có chế độ làm việc ổn định - Bấm nút C (calibration) đển cân tự hiệu chỉnh nút này mỗi ngày chỉ bấm 1 lần sau khi khởi động - Kiểm tra độ sạch của chén cân
- Đưa chén cân lên bàn cân
- Ghi khối lượng chén cân (có thể dùng nút TARR để trừ bì nếu được) M0
- Cân lần lượt khối lượng mẫu cần thiết.trên cân kỹ thuật (Nhớ là khối lượng mẫu + chén nhỏ hơn khối lượng cân cho phép)
- Đưa chén cân có chứa mẫu lên cân phân tích, đọc khối lượng M1
- Tính khối lượng mẫu đo chính xác (m = M1 –M0)